Тучные клетки и воспаление
Тучные клетки (син.: гепариноциты, лаброциты, мастоциты, тканевые базофилы) — одна из основных клеточных форм соединительной ткани; характеризуются наличием в цитоплазме обильной метахроматической зернистости и способностью вырабатывать, хранить и выделять биологически активные вещества (гепарин, гистамин и др.).
Тучные клетки и их гранулы впервые описаны в 1877 г. П. Эрлихом; в 1902 — 1906 гг. А. А. Максимов подробно исследовал Тучные клетки у различных животных. В наст. время Тучные клетки выявлены у многих позвоночных животных, в т. ч. у всех млекопитающих. Тучные клетки описаны в большинстве органов, однако наиболее часто они локализуются в рыхлой волокнистой соединительной ткани около мелких сосудов, под эпителием и вблизи желез кожи, слизистых и серозных оболочек, в капсуле и трабекулах паренхиматозных органов, в лимфоидных органах, перитонеальной жидкости.
Рис. 1. Схематическое изображение тучных клеток в рыхлой неоформленной соединительной ткани: 1 — фибробласт; 2 — эозинофильные лейкоциты; 3 — макрофаги: 4 —тучные клетки.
Рис. 2. Электронограмма тучной клетки. 1 — ядро; 2 — цитоплазма; 3 — незрелые гранулы с зернистой структурой; 4 — зрелые гранулы; 5 — отростки цитоплазматической мембраны; х 25 000.
Количество, распределение и структура Тучных клеток имеют видовые, индивидуальные и возрастные особенности. Размеры Т. к. у человека варьируют от 3,5 до 14 мкм, они бывают веретенообразной или округлой формы (рис. 1). Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма) образует складки и микроворсинки. Ядро обычно округлое или овальное. В цитоплазме (см.) расположены мембранные и немембранные органеллы. К мембранным органе л лам относятся эндоплазматическая сеть (см. Эндоплазматический ретикулум), комплекс Гольджи (см. Гольджи комплекс), митохондрии и лизосомы; к немембранным — рибосомы, центриоли, макротрубочки и микрофиламенты. Большая часть цитоплазмы занята гранулами, количество, размеры, структура, хим. состав и тинкториальные свойства к-рых имеют видовые особенности и зависят от степени их зрелости и функционального состояния клетки. Диаметр гранул варьирует от 0,3 до 2 мкм. Основу их составляет комплекс гепарина (см.) и основных белков, к к-рому присоединен гистамин (см.), а у ряда животных серотонин (см.) и дофамин (см. Катехоламины). В Т. к. при участии ферментов арилсульфатазы, сульфат-аденилил-трансферазы синтезируется гепарин — сульфатированный гликозаминогликан. Слабо сульфатированный гепарин локализуется в молодых клетках и обусловливает ортохроматическую окраску гранул; сильно сульфатированный гепарин находят в зрелых клетках, он обусловливает их мета хроматическую окраску (см. Метахромазия). В гранулах могут содержаться и другие гликозаминогликаны — хондроитинсульфаты (см. Хондроитинсерные кислоты), гиалуроновые кислоты (см.), а также гликопротеиды (см.). Кроме основных белков, в Т. к. представлены протеолитические ферменты (химаза и триптаза), а также оксид азы (см.), декарбоксилазы (см.), фосфатазы (см.) и другие. Т. к. могут синтезировать гистамин при участии фермента гистидиндекарбоксилазы, а также поглощают его извне. Гранулы могут иметь фибриллярную, пластинчатую, сетчато-зернистую и кристаллоидную структуру. В формировании гранул Т. к., в частности синтезе белков, участвует эндоплазматическая сеть, а также комплекс Гольджи (см. Гольджи комплекс), где образуются гликозаминогликаны и их комплексы с белками. Вначале в области комплекса Гольджи появляются небольшие (около 70 нм), окруженные мембраной плотные програнулы, к-рые объединяются в вакуоли с общей мембраной. Затем расположенные внутри мембраны програнулы сливаются, образуя рыхлую структуру. В процессе созревания гранулы происходит уплотнение ее содержимого, что определяет полиморфизм структуры гранул в зависимости от степени их зрелости. Зрелые гранулы отличаются от незрелых большей электронной плотностью и гомогенностью (рис. 2).
Рис. 3. Электронограмма тучной клетки в очаге асептического воспаления: 1 — гранула в межклеточном пространстве; 2 — отростки цитоплазмы тучной клетки; 3 — гранулы в цитоплазме; X 50 000.
Одним из способов секреции (выделения) биологически активных веществ Т. к. является дегрануляция (рис. 3), к-рая происходит путем экзоцитоза, являющегося переходной формой к апокриновому типу секреции (см. Железы). Секреция может быть также мерокриновой, т. е. вещества могут выделяться без дегрануляции, и реже голокриновой, сопровождающейся разрушением Т. к. Усиленная дегрануляция является показателем повышенной функциональной активности Т. к. и наблюдается при действии многих физических, химических и биологических факторов. Обычно дегрануляция сопровождается процессом восстановления гранул.
Происхождение Тучных клеток окончательно не установлено. Предполагают, что они развиваются из лимфоцитоподобного костномозгового предшественника. Популяция Т. к. обновляется медленно. Т. к. имеют низкую пролиферативную активность. В полностью гранулированных Т. к. митозы (см. Митоз) встречаются редко, чаще — в менее гранулированных клетках. Способность Т. к. к пролиферации связана с их секреторной активностью. Существует обратная зависимость между количеством Т. к. и базофилов в крови: так, у крыс, мышей при высоком содержании Т. к. базофилы в крови отсутствуют, у морских свинок, кроликов, птиц при малом содержании Т. к. в крови отмечается большое количество базофилов. Т. к. отличаются от базофилов крови происхождением, строением и функцией. Количество, структура и функциональная активность Т. к. зависят от возраста и нейрогормонального статуса организма. Отмечено влияние на Т. к. гормонов гипофиза (соматотропного, тиреотропного и адренокортикотропного), щитовидной железы (тироксина), поджелудочной железы (инсулина), половых гормонов (эстрогенов, прогестерона, тестостерона).
Функции Т. к. многообразны. Они участвуют в развитии воспаления, регуляции свертывания крови, жировом обмене, обеспечивают постоянство состава соединительной ткани, влияя на микроциркуляторное русло (см. Микроциркуляция), образование и проницаемость основного вещества, на размножение, миграцию и функцию фибробластов (см. Соединительная ткань), макрофагов (см.), эндотелиоцитов (см. Эндотелий), лейкоцитов (см.), а также на иммунные реакции.
Роль тучных клеток в аллергии
Тучные клетки, так же как и базофилы, являются основными клетками-мишенями аллергической реакции. Они вовлекаются в аллергическую реакцию посредством соединения фиксированных на клеточной мембране аллергических антител (реагинов), преимущественно принадлежащих к IgE (см. Иммуноглобулины), с аллергеном. Это приводит, по мнению И. С. Гущина, Б. Увнеса, Джонсона (A. R. Johnson) и Морана (N. С. Moran), к активации Т. к. и высвобождению из них разнообразных биологически активных веществ, к-рые, действуя на другие клетки и ткани, вызывают внешние проявления реакции гиперчувствительности немедленного типа, или химергической аллергической реакции (см. Медиаторы аллергических реакций). Таким образом, реакция Т. к. является обязательным и важнейшим звеном аллергических реакций, лежащих в основе анафилаксии (см.), неинфекционно-аллергической бронхиальной астмы (см.), аллергических ринитов (см. Ринит), конъюнктивитов (см.), отека Квинке (см. Квинке отек), крапивницы (см.) и других проявлений атопии (см.).
Имеются сведения, что Т. к. могут принимать участие и в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, благодаря способности антигенспецифических Т-лимфоцитов при взаимодействии с антигеном выделять лимфокины (см. Медиаторы клеточного иммунитета), вызывающие в свою очередь активацию Т. к. и высвобождение из них медиаторов и других биологически активных веществ.
Избирательная фиксация IgE-антител на Тучных клетках объясняется присутствием в их цитоплазматической мембране специфических для IgE рецепторов (ок. 300 000 рецепторов на одну Т. к.). За связывание IgE с рецепторами ответственны участки в области С84-домена молекулы IgE. Рецептором для IgE является гликопротеид с мол. весом (массой) порядка 50 000. Для активации Т. к. необходимо соединение между собой соседних, расположенных на мембране Т. к., молекул IgE-антител молекулой антигена, к-рая должна иметь для этого не менее двух валентностей. Моновалентные антигены не активируют Т. к., но тормозят активацию, вызванную мульти-валентными антигенами. Связывание антигенными мостиками IgE-антител приводит к сближению последних на клеточной мембране и, соответственно, к сближению мембранных рецепторов IgE-антител, что является толчком к активации Т. к. Не исключено, что активация Т. к. осуществляется путем взаимодействия участков С83-домена, открывающихся в структурно измененной молекуле IgE-антитела, с участками клеточной мембраны, отличными от рецепторов для IgE.
По данным, полученным с помощью фазово-контрастной микроскопии, реакция сенсибилизированных Т. к. на антиген морфологически проявляется в увеличении их размера, «вскипании» клетки, к-рое сопровождается утратой цитоплазматических гранул в результате дегрануляции или гранулолизиса, потерей четкости очертаний клетки, что может быть принято за ее разрушение. Об отсутствии разрушения Т. к. при аллергической реакции свидетельствует то, что при дегрануляции из них не высвобождаются АТФ, лактат-дегидрогеназа и предварительно введенные в клетки радиоактивные калий (42K) или хром (51Cr), как это происходит при заведомо цитотоксических воздействиях.
Начальный этап аллергической реакции Т. к. состоит в активации фосфодиэстеразы при участии ионов Ca2+, поступающих в клетку из внеклеточной среды или находящихся внутри клетки и высвобождающихся из связанного состояния, далее происходит аутокаталитическая активация эстеразы, по-видимому, за счет разрушения этим ферментом ингибирующего белка. После активации наступает энергозависимая стадия реакции. Ионы Ca2+ активируют сократительные белки, что приводит к сближению и слиянию перигранулярных и цитоплазматической мембран, перемещению гранул и выходу их за пределы клетки (экзоцитозу). Сначала увеличиваются пространства между гранулами и пернгранулярными мембранами, затем перигранулярные мембраны сливаются друг с другом и с общей цитоплазматической мембраной. образуя вакуоли. Зоны слияния мембран в этих участках истончаются, в результате чего образуются участки повышенной проницаемости мембраны, или расплавляются, формируя видимые пути сообщения (поры), через к-рые гранулы выходят во внеклеточное пространство. Под воздействием низкой температуры. ингибиторов клеточного дыхания (см. Окисление биологическое) и гликолиза (см.), а также при отсутствии ионов Ca2+, высвобождение медиаторов блокируется. В последнее время сделана попытка терапевтического применения циннаризина (см.), оказывающего избирательное действие на трансмембранный перенос ионов Ca2+ в тучных клетках.
За счет образования видимых сообщений и зон повышенной проницаемости цитоплазматической мембраны содержащиеся во внеклеточной среде ионы Na+ усиленно поступают в вакуоли и вытесняют биогенные амины (см. Медиаторы аллергических реакций), соединенные ионной связью с белками гранулярного матрикса.
Наряду с высвобождением из Т. к. гистамина, серотонина, эозинофильного хемотаксического фактора — ECF-A (англ. eosinophilic chemotactic factor of anaphylaxis), нейтрофильного хемотаксического фактора — NCF (англ. neutrophil chemotactic factor), содержащихся в гранулах Т. к. в предсуществующей (предобразованной) форме, происходит активация ферментов и образуются такие медиаторы, как медленно реагирующая субстанция анафилаксии SRS-A (англ. slow-reacting substance of anaphylaxis), фактор, активирующий тромбоциты — PAP (англ. platelet activating’ factor), и липидные хемотаксичоские факторы.
Из фосфолипидов клеточной мембраны активированных Тучных клеток высвобождается арахидоновая кислота (см.). В результате окислительного превращения арахидоновой к-ты, катализируемого циклооксигеназой (циклооксигеназный путь), образуются простагландины и тромбоксаны (см. Простагландины). Окислительное превращение арахидоновой к-ты, катализируемое липокспгеназой (липоксигеназныи путь), приводит к образованию гидроксиэйкозатетраеновых к-т, обладающих гуморальной и клеточной активностью: они оказывают хемотаксическое действие на эозииофилы, усиливают сродство клеточных мембранных рецепторов к СЗЬ компоненту комплемента (см.), стимулируют активность аденилат- и гуанилатциклаз. Кроме того, в результате окислительного превращения арахидоновой к-ты по липоксигеназному пути образуются лейкотриены. Полагают, что лейкотриены С4 (ЛТС4), Дд (ЛТДл) и Е4 (JITEj) представляют собой SRS-A, поэтому ингибиторы лииоксигеиазы тормозят высвобождение SRS-A из тучных клеток и оказывают тем самым противоаллергическое действие.
Дегрануляция Т. к. и высвобождение из них медиаторов находятся под частичными контролем системы циклических нуклеотидов: циклического 3′,5′-АМФ (цАМФ) и циклического 3′,5′-гуанозинмоно-фосфата (цГМФ). Увеличение внутриклеточного содержания цАМФ ослабляет, а увеличение содержания цГМФ усиливает секрецию медиаторов. Однако в регуляции аллергической реакции Т. к. система аденилатциклаза — цАМФ имеет относительное значение. Аденилатциклаза Т. к. может быть стимулирована простагландинами Е (ПГЕ), гистамином и в значительно меньшей степени, чем в других клетках, стимуляторами Р-адренергических рецепторов. Противоаллергическое действие ингибиторов фосфодиэстеразы можно частично объяснить торможением выброса медиаторов из Т. к. за счет повышения содержания в клетках цАМФ.
Доказательство нецитотоксической природы дегрануляции Т. к. обосновало новый принцип подхода к контролю за аллергическими реакциями, состоящий в стабилизации этих клеток и торможении их функции. Противоаллергический препарат интал обладает стабилизирующим действием на Т. к. и тормозит высвобождение из них медиаторов в ответ на аллерген.
См. также Аллергия, Воспаление.
Библиогр.: Адо А. Д. Общая аллергология, М., 1978;
Виноградов В.В., Воробьева Н. Ф. Тучные клетки (Генез, структура, функции), Новосибирск, 1973;
Гущин И. С. Немедленная аллергия клетки, М., 1976; Елисеев В. Г. Соединительная ткань, с. 115, М., 1961; Серов В. В. и Шехтер А. Б. Соединительная ткань, с. 62, М., 1981; Хрущов Н. Г. Функциональная цитохимия рыхлой соединительной ткани, М., 1969; Юрина Н. А. и Радостина А. И. Тучные клетки и их роль в организме, М., 1977; Asboe-Hansen О. The mast cell, Int. Rev. Cytol., v. 3, p. 399, 1954; Boot J. R. a. o. The anti-allergic activity of Benoxaprofen [2-(4-Chloropheny])-a-Methyl-5-Benzoxazole acetic acidj-a lipoxygenase inhibitor, Int. Arch. Allergy, v. 67, p. 340, 1982; Fernex M. The mast-cell system, its relationship to atherosclerosis, fibrosis and eosinophils, Baltimore, 1968; Goetzl E. J. Mediators of immediate hypersensitivity derived from arachidonic acid, New Engl. J. Med., v. 303, p. 822, 1980; Ishizaka T. Membrane events in triggering mast cells for IgE-mediated histamine release, в кн.: Advanc. allerg. clin. immunol., ed. by A. Oehling a. о., p. 157, Oxford a. o., 1979; Laglinoff D. a. Chi E. Y. Cell biology of mast cells and basophils, в кн.: Cell biology of inflammation, ed. by G. Weiss manii, p. 217, Amsterdam — N. Y., 1980; Maximоw A. A. Bindegewebe und blutbildende Gewebe, Handb. d. mikr. Anat. d. Menschen, hrsg. v. W. Mollendorff, Bd 2, T. 1, S. 232, B., 1927; Rileу J. F. The mast cells, Edinburgh — L., 1959; Schauer A. Die Mastzelle, Stuttgart, 1964; Sedwick J. D., Holt P. G. a. Turner K. J. Production of a histamine-releasing lymphokine by antigen-or mitogen-stirnulated human peripheral T cells, Clin. exp. Immunol., v. 45, p. 409, 1981; Selye H. The mast cells, Washington, 1965; Velican C. a- Velican D. Histogenesis of mast cells, Folia histochem. cytochem., v. 1, p. 433, 1963; WassermanS. I. The lung mast cell, its physiology and potential relevance to defense of the lung, Environ. Hltii Perspect., v. 35, p. 153, 1980.
H. А. Юрина; И. С. Гущин (алл.).
Клетки, функции которых активируются при воспалении, подразделяют на две группы по месту их пребывания на момент воздействия повреждающего агента: первая — дендритные клетки, макрофаги и тучные клетки, которые содержатся в тканях постоянно (клетки-резиденты), вторая — другие клетки, поступающие в зону воспаления извне (клетки-эмигранты). К ним относятся гранулоциты (ней-трофильные, эозинофильные), моноциты и лимфоциты.
Дендритные клетки вместе с моноцитами-макрофагами относятся к антиген-представляющим, или антигенпрезентирующим, клеткам (АПК), которые способны представлять Т-хелперам на своей цитоплазматической мембране инородные процессированные антигены вместе с молекулами ГКГС II класса. Благодаря наличию разветвленных отростков они образуют важную систему защиты в поверхностных структурах организма (кожа и слизистые оболочки) и органах (лимфатические узлы, селезенка, легкие), расположенных на путях наиболее возможного проникновения флогогенов. Кроме того, активированные АПК продуцируют специфические сигналы — “угрозы”. К этой группе относятся провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α, ФНО-β и γ-ИФ, различные хемокины и др. Роль ИЛ-1 особенно важна. Под его влиянием Т-лимфоцитыхелперы 1-го типа в момент презентации антигена начинают продуцировать ИЛ-2, который активирует пролиферацию и дифференциацию Т-лимфоцитов-киллеров, а также функцию моноцитов-макрофагов и натуральных киллеров.
Макрофаги. «Классически активированные» в начале воспалительного процесса инфекционными факторами и Т-хелиерами 1-го типа макрофаги синтезируют ИЛ-1. Он находит свои мишени — клетки мышечной, костной, нервной тканей, синовиоциты, гепатоциты, лимфоциты. На мембранах этих клеток имеются специфические рецепторы для ИЛ-1. Действие ИЛ-1 стимулирующее и универсальное, т. е. проявляется при любой болезни воспалительной этиологии (инфекционной или неинфекционной), причем на ранних ее этапах. Есть основания считать, что ранние симптомы болезни (головная боль, боль в мышцах и суставах, сонливость, лихорадка, лейкоцитоз, повышение уровня белков, в том числе и иммуноглобулинов) объясняются именно действием ИЛ-1 (рис. 31).
Роль указанных макрофагов не ограничивается продукцией ИЛ-1. Они также синтезируют более 100 биологически активных провоспалительных цитокинов, фосфолипаз, протеиназ, лизосомальных гидролаз, факторов комплемента, эйкозаноидов, активных кислородных радикалов, в том числе NO, и др. Основная функция этих макрофагов — фагоцитоз собственных клеток, инфицированных бактериями, вирусами, простейшими, грибами, и погибших клеток, в том числе нейтрофилов.
“Альтернативно активированные” Т-хелперами 2-го типа макрофаги синтезируют противовоспалительные цитокины, ингибиторы протеиназ, антифосфолипазы, антиоксиданты, ингибиторы комплемента, биогенных аминов, кининов, фибринолиза, факторы роста и компоненты внеклеточного матрикса. Такое изменение функции моноцитов-макрофагов происходит лишь после обезвреживания флогогенного фактора, его переваривания и преобразования антигена в растворимую форму.
Тучные клетки (тканевые базофилы, мастоциты, лаброциты) после повреждения выбрасывают гистамин, гепарин и лейкотриен D4, факторы хемотаксиса нейтрофилов (ФХН) и эозинофилов (ФХЭ), фактор активации тромбоцитов (ФАТ), которые содержатся в их гранулах. Гистамин и гепарин прежде всего действуют на сосуды (гиперемия). Лейкотриен D4 является хемоаттрактантом, а также вызывает спазм неисчерченных мышц бронхиол и кишечника.
Нейтрофильные гранулоциты. Основная функция этих клеток — фагоцитоз грамотрицательных бактерий и некоторых грибов (гноеродная микрофлора). Попав в кровь из костного мозга, они под влиянием хемоаттрактантов мигрируют из сосудов и в большом количестве скапливаются в очаге воспаления. Размножение клеток, миграция, участие в фагоцитозе регулируются БАВ, для которых на поверхностной мембране нейтрофилов существуют специфические рецепторы.
В цитоплазме нейтрофильных гранулоцитов есть два типа гранул: первичные азурофильные (больших размеров) — обычные лизосомы, в состав которых входят кислые гидролазы, лизоцим, миелопероксидаза. Вторичные (специфические) гранулы более мелкие, а главное — они содержат другой набор веществ (ферментативных и неферментативных), щелочную фосфатазу, лизоцим и неферментативные (катионные) белки. Гликопротеид лактоферрин является хелатором железа (связывает 2 моль железа на 1 моль белка), отбирая у бактерий важное для их жизнедеятельности железо. Вместе с тем, снижение благодаря лактоферрину концентрации Fe2+тормозит образование гидроксильного радикала в реакции Фентона, что уменьшает повреждение собственных тканей. Мощнейшим бактерицидным фактором нейтрофилов служат активные кислородные радикалы, особенно гипохлорит, образующийся под влиянием миелопероксидазы.
Эозинофильные гранулоциты. Их роль в воспалении определяется способностью адсорбировать и разрушать свободный гистамин с помощью гидролитического энзима гистаминазы и обезвреживать лейкотриены арилсульфатазой-В. Антихимотрипсин-α1 ингибирует сериновые протеиназы. Важную роль играют эозинофильные цитотоксические белки (основной белок белок эозинофилов), которые способны повреждать гельминты и их личинки и нейтрализовать гепарин. Миграция и активация эозинофильных гранулоцитов происходят под действием фрагментов (С5а) и компонентов (С5, С6, C7) комплемента, пептидов тучных клеток, лейкотриенов и веществ, вырабатываемых гельминтами.
Тромбоциты. Роль тромбоцитов в процессе воспаления заключается большей частью в том, что они принимают непосредственное участие в процессах микроциркуляции. Очевидно, это наиболее постоянные и универсальные клетки воспаления. В них содержатся вещества, влияющие на проницаемость сосудистой стенки, ее тонус и адгезивные свойства, на рост и размножение клеток, а главное — на способность крови свертываться.
Лимфоциты принимают участие в любом воспалении, особенно иммунной этиологии. Иммунный ответ, как и эффекторная фаза иммунных реакций, регулируется растворимыми медиаторами (интерлейкинами). Основными продуцентами интерлейкинов являются T-лимфоциты, моноциты и тканевые макрофаги.
Фибробласты пролиферируют и активируются в последней стадии воспаления, накапливаясь в очаге воспаления, где они синтезируют коллаген, эластин и гликозаминогликаны. Обобщенные данные о клетках воспаления приведены в табл. 11.
Медиаторы воспаления — это БАВ, являющиеся центральным звеном патогенеза воспаления, поскольку оказывают непосредственное регуляторное влияние на воспалительный процесс, как правило, в пределах очага воспаления (табл. 12). Различают гуморальные и клеточные медиаторы воспаления.
Медиаторы, на момент повреждения находящиеся в плазме крови, называются гуморальными медиаторами. Они представляют собой систему протеиназ плазмы крови, которые синтезируются преимущественно в макрофагах и гепатоцитах и попадают в кровь в неактивном состоянии. Клеточные медиаторы либо синтезируются заново в процессе воспаления уже в активном состоянии (эйкозаноиды и АКР), либо депонируются в гранулах и везикулах клеток и при воспалении активируются и секретируются (биогенные амины, лизосомальные ферменты, катионные белки). Основной причиной образования и/или высвобождения медиаторов клеточного происхождения является альтерация. Именно в результате повреждения клеток выделяются и активируются лизосомальные ферменты, которые в свою очередь активируют другие ферменты, в том числе и пропротеиназы плазмы крови. При этом протеолитические ферменты расщепляют белки не до конца (ограниченный протеолиз), вследствие чего образуются протеиназы и другие специфические активные вещества, дающие определенный патофизиологический эффект Одни из них действуют преимущественно на сосуды, усиливая проницаемость их стенки, другие — на миграцию лейкоцитов, а некоторые — на размножение клеток.
Первым, кто увидел в воспалении определенный “порядок”, закономерность, был В. Менкин. В воспалительном экссудате он выявил химические вещества и установил их влияние на некоторые характерные для воспаления реакции: гиперемию, экссудацию, лейкоцитоз, хемотаксис. С той поры в фактическом материале многое изменилось, однако это направление (химия воспаления) успешно развивается.
Клеточные медиаторы воспаления представлены биогенными аминами, лизосомальными ферментами, неферментативными катионными белками, эозинофильными цитотоксическими белками, активными кислородными радикалами (см. выше), эйкозаноидами, фактором активации тромбоцитов, цитокинами.
Биогенные амины главным образом депонируются в гранулах тучных клеток (гистамин) и тромбоцитах (серотонин, адреналин и норадреналин). Дегрануляция и выброс этих медиаторов происходит под влиянием флогогенных факторов, цитокинов, лизосомальных ферментов, катионных белков, АКР, а также комплексов антигенов с IgE и IgG4, фиксированных на Fc-рецепторах тучных клеток в процессе анафилактической реакции. Адреналин и норадреналин вызывают быстрый и кратковременный спазм сосудов, а гистамин — расширение артериол, повышение проницаемости сосудов микроциркуляторного русла с развитием отека, спазм гладкомышечных клеток, раздражение болевых рецепторов. Серотонин в очаге воспаления действует на мелкие сосуды подобно гистамину, но спазмирует более крупные.
Лизосомальные ферменты нейтрофилов и макрофагов вместе с АКР, катионными белками и мембранатакующим комплексом комплемента являются основным средством защиты от микроорганизмов, убивая и переваривая их в фаголизосомах. В то же время эластаза, коллагеназа и другие нейтральные протеиназы обусловливают разрушение базальных мембран и других матриксных белков, усиливая вторичную альтерацию и повышая проницаемость сосудистой стенки.
Катионные белки адсорбируются на негативно заряженной мембране бактерий и других клеток благодаря своему положительному заряду. Встраивание этих неферментативных белков в мембрану клеток вызывает образование нерегулируемых ионных каналов, через которые в клетки проникают кальций, натрий и вода, что ведет к их набуханию, активации протеиназ и фосфолипаз, разрушению и гибели клеток.
Эозинофильные цитотоксические белки фиксируются преимущественно на наружной оболочке гельминтов, опсонизированной IgE, что приводит к ее повреждению. Это делает эозинофилы главным средством борьбы с гельминтами и одновременно фактором воспаления при гельминтозе.
Эйкозаноиды, как и АКР, образуются заново в процессе воспалительной реакции из ПНЖК, входящих в состав клеточных мембран. Преобладание в рационе, а следовательно, и в клеточных мембранах ω-6-ПНЖК (арахидоновой и линолевой) обусловливает избыточное образование при повреждении тканей сильных провоспалительных факторов — лейкотриена B4 и тромбоксана A2, а также проста-гландинов ПГЕ2, ПГF2α. В то же время достаточное количество в рационе ω-3-ПНЖК способствует образованию ПГI3, оказывающего выраженное противовоспалительное действие, лейкотриена B5 и тромбоксана A3 — слабых провоспалительных факторов.
Фактор активации тромбоцитов является 1-алкил-2-ацетилглицерил-3-фосфорилхолином, образующимся из ацетил-лизофосфатидилхолина мембран нейтрофилов, моноцитов, эндотелиоцитов, тучных клеток и тромбоцитов под влиянием эндотоксина бактерий, тромбина, ангиотензина II, гистамина, брадикинина, ИЛ-1, ФНО-α. ФАТ в свою очередь стимулирует синтез цитокинов, кининов, NO. Он акгивирует фосфолипазу С, что приводит к образованию диацилглицерола, который посредством дегрануляции тромбоцитов стимулирует их адгезию и агрегацию, активирует гранулоциты, способствует продукции АКР и повреждению клеточных мембран, что усиливает приток в цитоплазму Са2+. Диацилглицерол и Ca2+ активируют фосфолипазу A2, в результате чего из фосфолипидов мембран высвобождается арахидоновая кислота с образованием провоспалительных эйкозаноидов. При этом тромбоксан A2 суживает и тромбирует сосуды, в том числе и венечные, лейкотриен B4 вызывает бронхоспазм и эмиграцию нейтрофилов, а ПГI2 может обусловить вазодилатацию. ФАТ в 100—10 000 раз сильнее, чем гистамин, повышает проницаемость сосудов микроциркуляторного русла и является самым мощным активатором тромбоцитов и нейтрофилов.
Цитокины — низкомолекулярные белки или гликопептиды, секретируемые клетками крови, стромы и иммунной системы. Они оказывают паракринное и аутокринное регулирующее воздействие на рост, развитие и функцию клеток-мишеней посредством специфических рецепторов, экспрессию которых клетки в определенной степени могут контролировать. Важнейшими цитокинами являются факторы некроза опухолей, интерлейкины, хемокины, интерфероны и факторы роста.
ФИО-α (кахексия) продуцируется различными типами клеток, в том числе моноцитами-макрофагами, лимфоцитами, опухолевыми клетками и адипоцитами. В низких концентрациях он стимулирует синтез и экспрессию молекул клеточной адгезии на эндотелиоцитах, что обеспечивает адгезию к ним нейтрофилов. ФНО-α повышает фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов, усиливает синтез лимфокинов хелперными T-лимфоцитами и стимулирует пролиферацию В-лимфоцитов. В высоких концентрациях ФНО-α вызывает внутри-сосудистый тромбоз и некроз опухолевой ткани, усиливает продукцию ИЛ-1, ИЛ-6, простагландинов, что может привести к развитию шока, блокирует тирозинкиназную активность инсулиновых рецепторов мышечных и печеночных клеток, обусловливая их инсулинорезистентность.
ФИО-β (лимфотоксин) вырабатывается акгивированными T-лимфоцитами. Главная его функция — индукция апоптоза клеток-мишеней.
Интерлейкины, хемокины и интерфероны рассматриваются далее при изложении эмиграции лейкоцитов и фагоцитоза, а значение факторов роста анализируется при рассмотрении процессов пролиферации и репарации.
Гуморальные медиаторы воспаления представлены в основном кининами и системой комплемента.
Кинины — группа вазоактивных полипептидов, образующихся в результате каскада биохимических реакций, которые начинаются с активации сериновой протеиназы — фактора Xaгeмана (XII фактор свертывающей системы крови). Столкновение с поврежденной поверхностью или изменение внутренней среды (температуры, pH) приводит к тому, что этот фактор становится активным и действует на прекалликреин, являющийся неактивной протеиназой, которая содержится в плазме крови, превращая его в активный фермент калликреин. Последний в свою очередь действует на α2-глобулины (кининоген), отщепляя от них полипептидную цепь, состоящую из 9 (брадикинин) или 10 (каллидин) аминокислотных остатков. Кинины плазмы крови оказывают непосредственное влияние на тонус и проницаемость сосудистой стенки, обусловливая расширение артериол и повышая проницаемость стенки капилляров. Кроме того, они вызывают типичные для воспаления зуд и боль. Медиаторы калликреин-кининовой системы при воспалении влияют на реологические свойства крови, ее способность к свертыванию и фибринолизу. На схеме 9 показано, как активированный фактор Хагемана инициирует процессы кининобразования, гемокоагуляции и фибринолиза. Выпадение нитей фибрина и образование тромбов в очаге воспаления определенным образом связаны с состоянием калликреин-кининовой системы.
Еще один важный медиатор воспаления гуморального происхождения — комплемент, представляющий собой каскадную систему протеиназ. Известно, что комплемент является защитным фактором организма, однако вместе с тем он может вызывать повреждение собственных тканей, наблюдающееся при воспалении, особенно иммунном. Это объясняется тем, что фрагменты комплемента С3а и С5а активируют выброс медиаторов из тучных клеток и образование лейкоцитами АКР, которые повреждают как микроорганизмы, так и собственные клетки. Фрагмент С5b способен фиксироваться на сенсибилизированных и несенсибили-зированных антителами клетках, образовывать мембранатакующий комплекс С5b6789, который разрушает мембраны и осуществляет лизис поврежденных клеток. Фрагмент С5а усиливает хемотаксис нейтрофилов и повышает проницаемость сосудистой стенки. Наконец, микроорганизмы, мембрана которых покрыта (опсонизирована) фрагментом комплемента С3b, экспрессируют на фагоцитах рецептор комплемента 1-го типа (CRl) и становятся объектом активного фагоцитоза. Опсонизации бактерий фрагментом С3b способствует предыдущее связывание фосфатидилхолина их мембран с белком острой фазы — С-реактивным протеином.
Медиаторы воспаления осуществляют свое влияние преимущественно местно, т. е. в очаге воспаления: оно описывается при характеристике течения воспалительного процесса. В норме незначительное количество медиаторов (а при неблагоприятном течении воспаления — большое) поступает в общий кровоток, что проявляется общими признаками местного процесса.
Влияние медиаторов воспаления на уровне организма
Влияние медиаторов воспаления на организм включает:
1. Влияние на гипоталамус. Проинфламматорные медиаторы, такие как ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α, попадая в общую циркуляцию, действуют на гипоталамус. Это воздействие имеет по крайней мере два результата: во-первых, способствует повышению локальной продукции ПГЕ2, что в свою очередь, изменяя уровень терморегуляции, обусловливает повышение температуры тела; во-вторых, активируя выброс кортикотропинного рилизинг-гормона, они усиливают продукцию кортикотропина (AKTГ) аденогипофизом, а также выделение глюкокортикоидов корковым веществом надпочечников. Это повышение уровня глюкокортикоидов в крови действует как отрицательная обратная связь, которая тормозит неограниченное нарастание признаков воспаления.
2. Влияние медиаторов воспаления на печень. В ответ на системное действие медиаторов повышается продукция в печени так называемых белков острой фазы (острофазных). В настоящее время известно несколько десятков этих белков, которые в острый период воспаления защищают организм от бактерий и веществ, образующихся в результате деструкции собственных тканей. К таким белкам прежде всего относятся СРП и сывороточный предшественник амилоида (СПА). По химической структуре они состоят из пяти полипептидных колец (в СПА — в удвоенном наборе) и потому имеют название пентраксинов. Их уровень в крови при воспалении может повышаться в 100—1000 раз. Поэтому пентраксины являются очень чувствительными индикаторами, которые сигнализируют о возникновении воспаления в организме, что широко используется в клинике.
Среди других белков острой фазы следует назвать сывороточный амилоид А (САА), гаптоглобин, гемопексин, церулоплазмин, трансферрин, лактоферрин, ингибиторы протеиназ, активированные компоненты комплемента, различные факторы роста. Их уровень при воспалении повышается не так выражено, лишь в несколько раз. Белки острой фазы играют разнообразную роль. Они связывают вредные продукт, делают недоступными для бактерий важные нутриенты (железо, цинк, медь, цианокобаламин), ослабляют генерализацию реакции и стимулируют репаративные процессы. Тем не менее, как уже указывалось выше, в случае очень мощного влияния патогенных проинфламматорных факторов возможна угрожающая для жи?